Luận văn thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy kéo

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

Phụ tải điện của nhà máy

Phụ tải điện của nhà máy có thể phân loại thành 2 loại chính:

Phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng thường hoạt động liên tục với điện áp yêu cầu là 380/220 V và tần số công nghiệp là 50 Hz.

Những yêu cầu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện của nhà máy

Mức độ đảm bảo cấp điện liên tục phụ thuộc vào tính chất và yêu cầu của phụ tải Đối với nhà máy, cần bố trí nguồn dự phòng để cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng như lò và phân xưởng sản xuất chính Vì vậy, hệ thống điện thiết kế cần đạt được độ tin cậy cung cấp điện cao nhất.

Chất lượng điện áp được đánh giá qua hai chỉ tiêu chính là tần số và điện áp Tần số được điều chỉnh bởi cơ quan quản lý hệ thống, và chỉ những hộ tiêu thụ lớn, với công suất hàng chục MW trở lên, mới cần chú ý đến cách vận hành của mình để đảm bảo sự ổn định tần số trong hệ thống điện.

Điện áp tại lưới trung áp và hạ áp thường dao động trong khoảng 5% giá trị điện áp định mức Tuy nhiên, đối với các phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như nhà máy hóa chất, điện tử và cơ khí chính xác, mức dao động này chỉ được phép trong khoảng ± 2,5%.

1.3.3 An toàn cung cấp điện

Hệ thống cấp điện trong nhà máy cần đảm bảo an toàn tối đa cho người vận hành, người sử dụng và thiết bị, cũng như toàn bộ công trình Người thiết kế phải lựa chọn đúng thiết bị điện và khí cụ điện, đồng thời nắm rõ đối tượng cấp điện và môi trường lắp đặt để đảm bảo hiệu quả và an toàn.

Cán bộ kỹ thuật và người sử dụng hệ thống điện cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình và quy tắc nhằm đảm bảo an toàn trong việc vận hành và sử dụng điện.

1.3.4 Kinh tế hi thiết kế cần lập ra nhiều phương án để đem so sánh Mỗi phương án có những ưu điểm và nhược điểm nhất định và thường xảy ra mâu thuẫn giữa kinh tế và kỹ thuật Dựa trên việc so sánh kinh tế kỹ thuật giữa các phương án mà người thiết kế lựa chọn phương án hợp lý nhất

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 2.1 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Phân xưởng sửa chữa cơ khí, được đánh số 7 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy, có diện tích bố trí thiết bị lên đến 819 m² Tại đây, có sự hiện diện của nhiều thiết bị với công suất đa dạng, trong đó thiết bị có công suất lớn nhất nổi bật nhất.

Các thiết bị trong phân xưởng có công suất dao động từ 0,65 kW đến 90 kW, với lò điện dùng để hóa cứng linh kiện có công suất lớn nhất Tất cả thiết bị hoạt động ở chế độ dài hạn, vì vậy cần lưu ý các đặc điểm này khi phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính toán và lựa chọn phương án thiết kế cấp điện cho phân xưởng.

Để xác định phụ tải cho phân xưởng sửa chữa cơ khí, chúng ta áp dụng phương pháp tính toán dựa trên công suất trung bình, nhờ vào việc đã nắm rõ nhiều thông số liên quan đến phụ tải.

Do sự khác biệt về công suất và chế độ làm việc của các thiết bị trong phân xưởng, việc phân nhóm phụ tải là cần thiết để xác định phụ tải tính toán một cách chính xác Nguyên tắc phân nhóm thiết bị điện sẽ giúp tối ưu hóa quá trình này.

Để tiết kiệm vốn đầu tư và giảm tổn thất điện năng trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng, các thiết bị trong nhóm nên được đặt gần nhau nhằm giảm chiều dài dây dẫn hạ áp.

Chế độ hoạt động của các thiết bị trong cùng một nhóm cần phải đồng nhất để việc xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn, từ đó thuận lợi hơn cho việc lựa chọn phương thức cấp điện cho nhóm.

Để giảm thiểu sự đa dạng của tủ động lực cần sử dụng trong phân xưởng và toàn nhà máy, tổng công suất của các thiết bị trong nhóm nên xấp xỉ nhau Ngoài ra, số lượng thiết bị trong mỗi nhóm không nên vượt quá 8 đến 12 đầu ra của tủ động lực.

Việc phân nhóm thường gặp khó khăn trong việc đáp ứng đồng thời cả ba nguyên tắc, do đó, người thiết kế cần lựa chọn phương pháp phân nhóm hợp lý nhất.

Dựa vào các nguyên tắc và vị trí, công suất của thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí, chúng ta phân loại thiết bị thành 6 nhóm chính.

Bảng 2.1: Bảng phân nhóm phụ tải điện phân xưởng sửa chữa cơ khí

TT Tên thiết bị Số lƣợng

Ký hiệu trên mặt bằng

6 Thiết bị tôi bánh răng 01 25 18 18 45,58

7 Bể tăng dầu nhiệt độ 01 26 3 3 7,6

2 Lò điện hóa cứng kim loại 01 19 90 90 227,90

3 Máy đo độ cứng đầu côn 01 28 0,6 0,6 1,52

5 Cần trục có pa-lăng điện 01 33 1,3 1,3 3,29

2.2.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải

Tra bảng phụ lục PL I.1 [1, 253] với nhóm máy gia công kim loại của các phân xưởng sửa chữa cơ khí ta có: k sd = 0,15 và cosφ = 0,6

Các thông số n hq* , kmax tra ở các bảng phụ lục PL I.5 [1,255] và PL I.6 [1,266]

Bảng 2.2: Số liệu tính toán nhóm 1

T bảng 2.2 ta có các số liệu sau:

Tra bảng PL I.5 [1, 255] ta có: nhq* = 0,48 Vậy:

Số thiết bị d ng điện hiệu quả là: n hq = n x n hq* = 8 x 0,48 = 3,84 → n hq 4 thiết bị

Tra bảng PL I.6 [1, 266] với ksd = 0,15, cosφ = 0,6 ta đƣợc: kmax = 3,11 Phụ tải tính toán nhóm 1 là:

Tra bảng PL I.5 [1,255] ta có: n hq* = 0,67 Vậy:

Số thiết bị d ng điện hiệu quả là: nhq = n x nhq* = 7 x 0,67 = 4,69 → nhq = 5 Tra bảng PL I.6 [1,266] với ksd = 0,15; cosφ = 0,6 ta đƣợc: kmax = 2,87

Phụ tải tính toán nhóm 2 là:

6 Thiết bị tôi bánh răng 01 25 18 18 45,58

7 Bể tăng dầu nhiệt độ 01 26 3 3 7,6

Số thiết bị d ng điện hiệu quả là: nhq = n x nhq* = 7 x 0,73 = 5,11 → nhq = 5

Tra bảng PL I.6 [1,266] với k sd = 0,15; cosφ = 0,6 ta đƣợc: k max = 2,87 Phụ tải tính toán nhóm 3 là:

TT Tên thiết bị Số Ký hiệu P đm , kW I đm , A

19 lƣợng trên mặt bằng 1 máy Toàn bộ

2 Lò điện hóa cứng kim loại 01 19 90 90 227,90

3 Máy đo độ cứng đầu côn 01 28 0,6 0,6 1,52

5 Cần trục có pa-lăng điện 01 33 1,3 1,3 3,29

Số thiết bị d ng điện hiệu quả là: n hq = n x n hq* = 5 x 0,82 = 4,1 → n hq = 4

Tra bảng PL I.6 [1,266] với k sd = 0,15; cosφ = 0,6 ta đƣợc: kmax = 3,11 Phụ tải tính toán nhóm 4 là:

Tra bảng PL I.5 [1,255] ta có: nhq* = 0,73 Vậy:

Số thiết bị d ng điện hiệu quả là: n hq = n x n hq* = 2 x 0,73 = 1,46 → n hq = 1

Do số thiết bị hiệu quả n hq < 4 nên phụ tải tính toán của nhóm 5 là:

Tra bảng PL I.5 [1,255] ta có: nhq* = 0,47 Vậy:

Số thiết bị d ng điện hiệu quả là: n hq = n x n hq* = 9 x 0,47 = 4,23 → n hq = 4 Tra bảng PL I.6 [1,266] với k sd = 0,15; cosφ = 0,6 ta đƣợc: kmax = 3,11

Phụ tải tính toán nhóm 6 là:

T các kết quả tính toán đƣợc ở trên ta có bảng tổng hợp xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí như sau:

Bảng 2.8: Bảng tổng hợp phụ tải điện phân xưởng sửa chữa cơ khí

P đmnhó m n k sd cos φ n hq k max

2.2.3 Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích:

Pcs = p0 F + p 0 : suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích chiếu sáng (W/m 2 )

+ F: diện tích đƣợc chiếu sáng (m 2 )

Trong phân xưởng sửa chữa cơ khí hệ thống chiếu sáng sử dụng đ n sợi đốt Tra bảng phụ lục PL I.2 [1, 253] ta có p0 = 14 W/m 2

Vậy ta có phụ tải chiếu sáng của phân xưởng là:

Qcs = Pcs tgφ = 0 (do đ n sợ đốt có cosφ = 1)

2.2.4 Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng

Với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn hệ số đồng thời k đt = 0,85

Phụ tải tính toán động lực tác dụng của toàn phân xưởng:

Phụ tải tính toán của toàn phân xưởng:

Dòng điện tính toán toàn phân xưởng: tt tt đm

Hệ số công suất tính toán toàn phân xưởng: tt tt tt

Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại

Do chỉ có thông tin về công suất đặt và diện tích của các phân xưởng, phương pháp xác định phụ tải sẽ dựa trên công suất đặt và hệ số nhu cầu đã được giới thiệu trước đó.

Trong quá trình thiết kế các loại phân xưởng cho nhà máy sản xuất máy kéo, cần tham khảo bảng phụ lục PL I.2 và PL I.3 để thu thập các thông số quan trọng như suất chiếu sáng po, hệ số nhu cầu knc, cosφ và cosφcs.

Bảng 2.9: Danh sách các phân xưởng và thông số tra cứu

TT Tên phân xưởng P đặt , kW

Diện tích F, m 2 k nc cosφ/cosφ cs p 0 , W/m 2

1 hu nhà ban quản lý và xưởng thiết kế

3 Phân xưởng gia công cơ khí

4 Phân xưởng cơ lắp ráp 3200 3780 0,3 0,6/1 14

5 Phân xưởng luyện kim màu

6 Phân xưởng luyện kim đen

2.3.1 Khu nhà ban quản lý và xưởng thiết kế

+ Do sử dụng đ n huỳnh quang có cosφ = 0,8 nên tgφ = 0,75

+ Hệ số công suất động lực cosφ = 0,8 → tgφ = 0,75

Phụ tải tính toán động lực:

Phụ tải tính toán chiếu sáng:

Phụ tải tính toán toàn phân xưởng:

+ Do sử dụng đ n sợi đốt cosφ = 1 nên tgφ = 0 + Hệ số công suất động lực cosφ = 0,8 → tgφ = 0,75 Phụ tải tính toán động lực:

2.3.3 Phân xưởng gia công cơ khí

+ Do sử dụng đ n sợi đốt cosφ = 1 nên tgφ = 0

+ Hệ số công suất động lực cosφ = 0,7 → tgφ = 1,02 Phụ tải tính toán động lực:

S  P Q  1139,50 1101,60 1584,92 kVA Dòng điện tính toán toàn phân xưởng: tt tt đm

2.3.4 Phân xưởng cơ lắp ráp

2.3.5 Phân xưởng luyện kim màu

2.3.6 Phân xưởng luyện kim đen

Hệ số công suất tính toán toàn phân xưởng:

Tổng hợp ta có phụ tải tính toán của các phân xưởng như sau:

Bảng 2.10: Tổng hợp phụ tải tính toán của các phân xưởng

Tên phân xưởng P đl , kW Q đl , kVAr

Q cs , kVAr P tt , kW Q tt , kVAr

Dưới đây là bảng số liệu về các phân xưởng trong nhà máy, bao gồm các chỉ số S tt, kVA, I tt, A, cosφ tt: Phân xưởng ban quản lý và xưởng thiết kế có công suất 140 kVA, tiêu thụ 105 kVA, dòng điện 31,20 A, hệ số công suất 0,80 Phân xưởng đúc có công suất 900 kVA, tiêu thụ 675 kVA, dòng điện 39,20 A, hệ số công suất 0,81 Phân xưởng gia công cơ khí có công suất 1080 kVA, tiêu thụ 1101,60 kVA, dòng điện 59,50 A, hệ số công suất 0,72 Phân xưởng cơ lắp ráp có công suất 960 kVA, tiêu thụ 1276,80 kVA, dòng điện 52,92 A, hệ số công suất 0,62 Phân xưởng luyện kim màu có công suất 1080 kVA, tiêu thụ 1101,60 kVA, dòng điện 51,00 A, hệ số công suất 0,72 Phân xưởng luyện kim đen có công suất 1500 kVA, tiêu thụ 1125 kVA, dòng điện 38,55 A, hệ số công suất 0,81 Phân xưởng sửa chữa cơ khí có công suất 270,60 kVA, tiêu thụ 359,17 kVA, dòng điện 11,47 A, hệ số công suất 0,62 Phân xưởng rèn dập có công suất 1050 kVA, tiêu thụ 1396,50 kVA, dòng điện 43,50 A, hệ số công suất 0,62 Cuối cùng, phân xưởng nhiệt luyện có công suất 1400 kVA, tiêu thụ 1050 kVA, dòng điện 25,48 A, hệ số công suất 0,81.

Trạm bơm 240,00 180,00 10,22 0 250,22 180,00 308,24 468,32 0,81 ho vật liệu 42,00 31,50 35,40 0 77,40 31,50 83,56 126,96 0,93

2.4 Phụ tải tính toán toàn nhà máy

Phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp được xác định bằng cách tổng hợp phụ tải của các phân xưởng, có xem xét đến hệ số đồng thời.

+ k đt : hệ số đồng thời, xét khả năng phụ tải các phân xưởng không đồng thời cực đại

- kđt = 0,9 ÷ 0,95 khi số phân xưởng n = 2 ÷ 4

- kđt = 0,8 ÷ 0,85 khi số phân xưởng n = 5 ÷ 10

Nhà máy chế tạo máy cơ khí nông nghiệp đang thiết kế có toàn bộ 10 phân xưởng do đó trong các công thức lấy hệ số đồng thời k đt = 0,85

Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:

Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy:

Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy:

Hệ số công suất toàn nhà máy: ttNM ttNM ttNM

Xác định tâm phụ tải tính toán và biểu đồ phụ tải

Tâm phụ tải điện là điểm thỏa mãn điều kiện mô men phụ tải đạt giá trị cực tiểu: n i i i 1

+ Pi: công suất của phụ tải thứ i

+ l i : khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải Để xác định tọa độ tâm phụ tải ta sử dụng các biểu thức: n i i i 1

+ x0, y0, z0: tọa độ tâm phụ tải điện

+ x i , y i , z i : tọa độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục tọa độ t y chọn + Si: công suất phụ tải thứ i

Trong thực tế, tọa độ z thường ít được chú trọng Tâm phụ tải điện là vị trí tối ưu để lắp đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối và tủ động lực, nhằm tiết kiệm chi phí dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện.

Bảng 2.11: Tâm phụ tải phân xưởng

Tên phân xưởng P cs , kW P tt , kW

X, mm Y, mm hu nhà ban quản lý và xưởng thiết kế 31,20 171,20 214,00 122,74 73,95 Phân xưởng đúc 39,20 939,20 1156,60 87,22 18,76 Phân xưởng gia công cơ khí 59,50 1139,50 1584,92 61,73 16,94

Phân xưởng cơ lắp ráp 52,92 1012,92 1629,79 38,74 15,98

Phân xưởng luyện kim màu 51,00 1131,00 1578,82 55,05 68,41

Phân xưởng luyện kim đen 38,55 1538,55 1905,98 30 71,48

Phân xưởng sửa chữa cơ khí 11,47 282,07 456,69 85,24 71,48

Phân xưởng r n dập 43,50 1093,50 1773,68 111,24 54,73 Phân xưởng nhiệt luyện 25,48 1425,48 1770,45 18,24 41,98

Trạm bơm 10,22 250,22 308,24 20,74 26,48 ho vật liệu 35,40 77,40 83,56 126,74 19,98

Vậy tâm phụ tải tính toán đƣợc xác định bằng: n i i i 1

2.5.2 Biểu đồ phụ tải điện

Biểu đồ phụ tải điện là một hình tròn trên mặt phẳng, với tâm trùng với tâm của phụ tải điện và diện tích tương ứng với công suất phụ tải theo tỷ lệ đã chọn Công cụ này giúp người thiết kế hình dung rõ ràng sự phân bố cấp điện Biểu đồ phụ tải điện được chia thành hai phần: phần phụ tải động lực, thể hiện bằng hình quạt gạch chéo, và phần phụ tải chiếu sáng, thể hiện bằng hình quạt để trắng.

Để vẽ biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng, cần xem xét rằng phụ tải phân bố đều theo diện tích của phân xưởng Do đó, có thể lấy trọng tâm hình học của phân xưởng làm điểm tham chiếu trên mặt bằng.

Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i đƣợc xác định qua biểu thức: i i

+ m: tỷ lệ xích, ở đây chọn m = 6 kVA/mm 2

Góc phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ đƣợc xác định theo công thức: cs cs tt

Trên mặt bằng của nhà máy ta xác định một hệ trục tọa độ XOY, có vị trí trọng tâm các nhà xưởng là (x i , yi)

T đó ta xác định R i và αcs của biểu đồ phụ tải các phân xưởng được ghi trong bảng:

Bảng 2.12: Thông số biểu đồ phụ tải

Tên phân xưởng P cs , kW

R, mm α cs hu nhà ban quản lý và xưởng thiết kế 31,20 171,20 214,00 3,37 65,61

Phân xưởng đúc có số liệu 39,20, 939,20, 1156,60, với tỷ lệ 7,84 và 15,03 Phân xưởng gia công cơ khí đạt 59,50, 1139,50, 1584,92, với tỷ lệ 9,17 và 18,80 Phân xưởng cơ lắp ráp ghi nhận 52,92, 1012,92, 1629,79, với tỷ lệ 9,30 và 18,81 Phân xưởng luyện kim màu có số liệu 51,00, 1131,00, 1578,82, với tỷ lệ 9,15 và 16,23 Phân xưởng luyện kim đen đạt 38,55, 1538,55, 1905,98, với tỷ lệ 10,06 và 9,02 Phân xưởng sửa chữa cơ khí có số liệu 11,47, 282,07, 456,69, với tỷ lệ 5,03 và 50,43 Cuối cùng, phân xưởng r n dập đạt 43,50, 1093,50, 1773,68, với tỷ lệ 9,70 và 14,32.

Trạm bơm 10,22 250,22 308,24 4,04 14,70 ho vật liệu 35,40 77,40 83,56 2,11 164,65

Hình 2.1 : Biểu đồ phụ tải của nhà máy sản xuất máy kéo

THI T MẠNG C O ÁP CHO NHÀ MÁY

Đặt vấn đề

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện có ảnh hưởng đáng kể đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện hợp lý cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau đây.

* Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

* Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

* Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

* n toàn cho người và thiết bị

* Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện

* Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bước sau:

1 Vạch các phương án cung cấp điện

2 Lựa chọn vị trí, số lƣợng, dung lƣợng của trạm biến áp và lựa chọn chủng loại, tiết diện các đường dây cho các phương án

3 Tính toán kinh tế lựa chọn phương án hợp lý

4 Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn.

Vạch các phương án cung cấp điện

3.2.1 Lựa chọn cấp điện áp truyền tải phía cao áp nhà máy Để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ (nhà máy, xí nghiệp, cụm công nghiệp hay các khu vực dân cƣ) có phụ tải lớn, cách xa nguồn không thể cung cấp điện trực tiếp t các lưới điện áp thấp, mà cần phải được cấp t các lưới điện áp cao hơn

Công thức kinh nghiệm lựa chọn cấp điện áp:

+ L: khoảng cách t trạm biến áp trung gian về nhà máy, km

+ P: công suất tính toán tác dụng của nhà máy, MW

Với số liệu đề bài cho và t mục 2.4 ta có: L = 15 km; P = 8452,44 kW Thay vào công thức 2.27:

T kết quả tính toán ta chọn cấp điện áp trung áp 35 kV t hệ thống cấp cho nhà máy

3.2.2 Phương án lựa chọn máy biến áp phân xưởng

Các trạm biến áp (TBA) phân xưởng được lựa chọn trên các nguyên tắc sau:

1 Vị trí đặt TB phải thỏa mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa; an toàn và kinh tế

2 Số lƣợng máy biến áp (MB ) đặt trong các TB đƣợc lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải Các TB cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại I và II nên đặt 2 MB , TB cung cấp cho hộ tiêu thụ loại III thì chỉ cần đặt 1 MB

3 Dung lƣợng các MB đƣợc lựa chọn theo điều kiện:

* Với TB 1 máy: đm tt hc

* Với TB 2 máy: đm tt hc

 2.k (3.3) o iểm tra điều kiện: đm sc qt

+ n: số lƣợng máy biến áp định chọn trong trạm

Hệ số quá tải sự cố (kqt) được xác định là 1,4, với điều kiện máy biến áp (MB) hoạt động quá tải không vượt quá 5 ngày đêm, và thời gian quá tải trong một ngày đêm không quá một giới hạn nhất định.

6 h, trước khi máy vận hành quá tải với hệ số tải ≤ 0,75

Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (k hc) là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn máy biến áp Đối với máy biến áp sản xuất bởi nhà máy thiết bị điện Đông Nh tại Việt Nam, chúng ta không cần thực hiện hiệu chỉnh, vì giá trị k hc được xác định là 1.

Công suất cần thiết khi xảy ra sự cố một MB được gọi là Ssc Trong trường hợp này, có thể loại bỏ một phần phụ tải loại III để giảm dung lượng MB Giả định rằng các hộ loại I có thể cắt giảm 30% phụ tải loại III khi xảy ra sự cố, do đó Ssc sẽ bằng 70% công suất tổng Stt.

Trước khi đề xuất phương án ta cần phân loại phụ tải của nhà máy Ta có bảng:

Bảng 3.1: Phân loại phụ tải

TT Tên phân xưởng Phụ tải loại

1 hu nhà ban quản lý và xưởng thiết kế III

3 Phân xưởng gia công cơ khí I

4 Phân xưởng cơ lắp ráp I

5 Phân xưởng luyện kim màu I

6 Phân xưởng luyện kim đen I

7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí III

Phương án này sử dụng 9 TB phân xưởng như sau:

Trạm cấp điện cho phân xưởng nhiệt luyện Do phân xưởng là phụ tải loại I nên ta đặt 2 MB trong trạm Công suất định mức MB : tt đm

Vậy MB B1 chọn loại: S đm = 1000 kVA iểm tra điều kiện (3.4): sc tt đm

Vậy MB B1 thỏa mãn điều kiện chọn

Trạm cấp điện cho bộ phận nén khí Do phân xưởng là phụ tải loại I nên ta đặt

2 MB trong trạm Công suất định mức MB : tt đm

Vậy MB B 2 chọn loại: S đm = 750 kVA iểm tra điều kiện (3.4): sc đm

Trạm cấp điện cho phân xưởng luyện kim đen Công suất định mức MB : tt đm

Vậy MB B3 chọn loại: S đm = 1000 kV iểm tra điều kiện (3.4): sc tt đm

Trạm cấp điện cho phân xưởng luyện kim màu và phân xưởng sửa chữa cơ khí Công suất định mức MB :

MB B4 chọn loại máy biến áp có công suất 1000 kVA Phân xưởng sửa chữa cơ khí thuộc phụ tải loại III, do đó trong trường hợp xảy ra sự cố, có thể cắt điện để đảm bảo an toàn Cần kiểm tra điều kiện theo quy định (3.4) để đảm bảo tính khả thi của việc cắt điện.

Trạm cấp điện cho phân xưởng r n dập, khu nhà phòng quản lý và xưởng thiết kế Công suất định mức MB :

MB B 5 chọn loại S đm = 1000 kVA Khu nhà ban quản lý và xưởng thiết kế thuộc phụ tải loại III, cho phép cắt điện khi xảy ra sự cố Cần kiểm tra điều kiện (3.4): pxrendap sc đm.

Trạm cấp điện cho phân xưởng đúc và kho vật liệu Công suất định mức MBA:

MB B 6 lựa chọn loại S đm = 630 kVA Do phân kho vật liệu thuộc phụ tải loại III, nên có khả năng cắt điện khi xảy ra sự cố Cần kiểm tra điều kiện (3.4): pxduc sc đm.

Trạm cấp điện cho phân xưởng gia công cơ khí Do phân xưởng là phụ tải loại

I nên cần đặt 2 MB Công suất định mức MB : tt đm

Vậy MB B7 chọn loại: Sđm = 1000 kVA iểm tra điều kiện (3.4): sc đm

Trạm cấp điện cho phân xưởng cơ lắp ráp Do phân xưởng là phụ tải loại I nên cần đặt 2 MB Công suất định mức MB : tt đm

Vậy MB B 8 chọn loại: S đm = 1000 kV iểm tra điều kiện (3.4): sc đm

Trạm cấp điện cho trạm bơm Do phân xưởng là phụ tải loại I nên cần đặt 2

MB Công suất định mức MB : tt đm

Vậy MB B 9 chọn loại: S đm = 160 kV iểm tra điều kiện (3.4): sc đm

Phương án 2 sử dụng 8 TB phân xưởng, trong đó các trạm biến áp B1  B7 giống như phương án 1 Các trạm biến áp B8 như sau:

Trạm cấp điện cho phân xưởng cơ lắp ráp, trạm bơm Do 2 phân xưởng là phụ tải loại I nên ta đặt 2 MB trong trạm Công suất định mức MB :

MBA B8 chọn loại: Sđm = 1000 kV iểm tra điều kiện (3.4): pxcolaprap sc đm

Ta có bảng kết quả lựa chọn công suất máy biến áp trong 2 phương án trên:

Bảng 3.2: Hai phương án lựa chọn TB phân xưởng

Th tự Tên phân xưởng S tt , kVA Số máy

6 Phân xưởng luyện kim đen 1905,98 2 1000 B 3

Phân xưởng luyện kim màu 1950,74 2 1000 B4

Khu nhà phòng ban quản lý và xưởng thiết kế

3 Phân xưởng gia công cơ khí 1584,92 2 1000 B7

4 Phân xưởng cơ lắp ráp 1629,79 2 1000 B8

6 Phân xưởng luyện kim đen 1905,98 2 1000 B3

Khu nhà phòng ban quản lý và xưởng thiết kế 1237,99 2 630 B6

Phân xưởng gia công cơ khí

Phân xưởng cơ lắp ráp

3.2.3 Phương án cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng

3.2.3.1 Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm (TBATT)

Nguồn 35 kV t hệ thống về qua TBATT đƣợc hạ xuống điện áp 10 kV để cung cấp cho các TB phân xưởng

Việc giảm vốn đầu tư cho hệ thống điện cao áp của nhà máy và các thiết bị phân xưởng mang lại nhiều lợi ích, bao gồm vận hành thuận lợi và cải thiện độ tin cậy trong cung cấp điện.

* Nhƣợc điểm: phải xây dựng TB TT, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp

Do nhà máy thuộc phụ tải loại I nên TBATT cần phải đặt 2 MB với công suất chọn theo điều kiện: ttNM đm

Vậy MB trung gian cần chọn có S đm = 6300 kVA iểm tra điều kiện (3.4):

3.2.3.2 Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm (TPPTT) Điện năng t hệ thống cấp cho các TB phân xưởng thông qua TPPTT

Việc quản lý và vận hành mạng điện cao áp trong nhà máy mang lại nhiều lợi ích, bao gồm sự thuận lợi trong quá trình điều hành, giảm thiểu tổn thất trong mạng lưới, và nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện.

* Nhƣợc điểm: vốn đầu tƣ lớn hơn do phải xây dựng TPPTT

Thực tế, khi điện áp nguồn không cao (U ≤ 35 kV), công suất các phân xưởng tương đối lớn thì thường d ng TPPTT

3.2.4 Lựa chọn phương án nối dây của mạng cao áp

Do nhà máy thuộc hộ tiêu thụ loại I nên đường dây t TBATG - 110/22, 10,

Đường dây 35 kV từ trung tâm cung cấp (TBATT hoặc TPPTT) của nhà máy dài 10 km sẽ sử dụng loại đường dây trên không, với dây nhôm lõi thép và lộ kép Tiết diện của dây được lựa chọn dựa trên mật độ dòng điện kinh tế.

Mạng cao áp trong nhà máy được thiết kế theo sơ đồ hình tia lộ kép, nhấn mạnh tầm quan trọng của các phân xưởng và sơ đồ bố trí của chúng Sơ đồ này mang lại ưu điểm là kết nối dây rõ ràng, đảm bảo rằng tất cả các thiết bị phân xưởng đều được cấp điện một cách hiệu quả.

Hai đường dây có độ tin cậy cao, dễ dàng thực hiện biện pháp bảo vệ và tự động hóa, thuận tiện cho việc vận hành Để đảm bảo mỹ quan và an toàn, các đường cáp trong nhà máy được đặt trong hầm cáp xây dựng dọc theo các tuyến giao thông nội bộ Dựa trên các phân tích này, chúng tôi đề xuất bốn phương án thiết kế mạng cao áp.

Tính toán kinh tế - kỹ thuật lựa chọn phương án hợp lý

3.3.1 Các công th c tính toán

3.3.1.1 Hàm chi phí tính toán

Để so sánh và lựa chọn phương án hợp lý, cần tính toán hàm chi phí và chỉ xem xét những phần khác nhau giữa các phương án nhằm giảm khối lượng tính toán.

+ avh: hệ số khấu hao vận hành, với đường cáp và trạm lấy avh = 0,1

+ a tc : hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tƣ, ở Việt Nam lấy a tc = 0,2

+ : vốn đầu tư, trong so sánh tương đối giữa các phương án chỉ cần kể những phần khác nhau trong sơ đồ cấp điện

+ c: giá tiền 1 kWh tổn thất điện năng, đ/kWh

+ Δ : tổn thất điện năng trong mạng cao áp và hạ áp của xí nghiệp

3.3.1.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp

Tổn thất điện năng trong MB đƣợc xác định theo công thức:

+ n: số MB làm việc song song

+ t: thời gian MB vận hành, ở đây coi MB vận hành quanh năm thì t 8760 h

+ : thời gian tổn thất công suất cực đại

- Tmax: thời gian sử dụng công suất cực đại

+ ΔP 0 , ΔP N : tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA

+ Stt: công suất tính toán của TB

+ S đm : công suất định mức của MB

Theo đề bài, nhà máy sản xuất máy kéo có: T max = 4500 h Vậy:

3.3.1.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn, tính toán tổn thất trên đường dây

* Cáp t TBATT về các TB phân xưởng được chọn theo điều kiện mật độ kinh tế của dòng điện j kt Tiết diện kinh tế của cáp: max 2 kt kt

+ Imax: dòng điện tính toán cực đại ttpx max đm

Với nhà máy sản xuất máy kéo có thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax 4500 h, sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng 2.10 tìm đƣợc jkt = 3,1 A/mm 2

Dựa vào F kt tính đƣợc, tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất và kiểm tra điều kiện phát nóng:

+ I sc : dòng điện khi xảy ra sự cố đứt 1 cáp, I sc = 2 x I max

+ k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, k 1 = 1

+ k2: hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp c ng đặt trong một rãnh Với các rãnh đặt 2 cáp, mỗi cáp cách nhau 300 mm thì k2 = 0,93

+ I cp : dòng điện cho phép của dây dẫn đƣợc chọn

* Cáp hạ áp đƣợc chọn theo điều kiện phát nóng cho phép:

Do đoạn đường cáp ngắn, tổn thất điện áp không đáng kể nên không cần kiểm tra điều kiện ΔUcp

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:

- n: số lộ đường dây song song

Tổn thất điện năng trên đường dây:

3.3.2.1 Vốn đầu tƣ và tổn thất điện năng trong TBA

Dựa trên cơ sở chọn được công suất MB phân xưởng và MB trung gian ở mục 3.2.2.1 và 3.2.3.1 ta có bảng kết quả lựa chọn MB :

Bảng 3.3: Thông số MB phương án I

Tổng vốn đầu tƣ TBA, K B 3020,80

Tổn thất điện năng trong TB trung gian tính theo công thức (3.6) bằng:

Tương tự với các TB còn lại ta thu được bảng sau:

Bảng 3.4: Tổn thất điện năng trong các TB phương án I

TBA Số máy S tt , kVA S đm , kVA ΔP 0 , kW ΔP N , kW ΔA B , kWh

Tổng tổn thất điện năng 815693,13

3.3.2.2 Lựa chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện

1 Lựa chọn tiết diện cáp t TBATT về TB phân xưởng

* Loại cáp cao áp sử dụng ở đây là cáp 3 lõi cách điện XLPE, đai thép, PVC do hãng FURU W sản xuất

Theo công thức (3.9), dòng điện lớn nhất chạy trên 1 lộ của đường cáp nối t TBATT về TB phân xưởng B 3 là: ttpx max đm

Tiết diện kinh tế của cáp tính theo công thức (3.8): max 2 kt kt

Tra bảng PL V.16 [1,305], ta chọn đƣợc cáp có tiết diện F = 16 mm 2 , Icp 110 iểm tra điều kiện phát nóng theo công thức (3.10):

Vậy cáp đã chọn lại cáp có tiết diện F = 25 mm 2 , Icp = 140 A

Tương tự với các tuyến cáp cao áp của các TB phân xưởng còn lại ết quả ghi trong bảng 3.5

* Loại cáp hạ áp đƣợc sử dụng ở đây là cáp đồng hạ áp 1 lõi và 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS sản xuất

Dòng điện lớn nhất đi qua cáp B5 – 1: ttpx max đm

   Điều kiện chọn cáp: I cp ≥ Imax Tra bảng PL V.13 [1,302] ta chọn đƣợc tiết diện 120mm 2 , loại 4G120 có I cp = 346 A Các cáp hạ áp B4 – 7, B6 – 12 chọn tương tự

Bảng 3.5: ết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 1 Đường cáp S tt , kVA

Tổng vốn đầu tư đường dây, K D 422,432

2 Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng Đường cáp TB TT – B 1 tiết diện 2 XLPE (3*16) có r 0 = 1,47 Ω/km, L = 125 m

Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn cáp này đƣợc tính theo công thức (3.12):

58 Tương tự với các đường cáp còn lại Tổng hợp ta có bảng sau:

Bảng 3.6: Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án I Đường cáp F, mm 2 L, m r 0 , Ω/km R S tt , kVA ΔP D , kW

Tổng tổn thất công suất 46,27

Vậy tổn thất điện năng trên đường dây là:

3.3.2.3 Vốn đầu tƣ mua sắm máy cắt

+ n: số máy cắt trong mạng cần xét đến

+ M: giá máy cắt, M10 kV = 120 10 6 đ, M35 kV = 160 10 6 đ

MCLL n Sơ đồ TB trung gian phương án I

Mạng cao áp của TB phân xưởng có cấp điện áp 10 kV nối t TBATG về Tổng có 21 máy cắt 10 kV và 2 máy cắt 35 kV ở các vị trí sau:

+ 18 máy cắt cấp điện cho 9 TB phân xưởng nhận điện trực tiếp t 2 phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở đầu đường cáp)

+ 1 máy cắt phân đoạn thanh góp 10 kV ở TBATT

+ 2 máy cắt 10 kV ở phía hạ áp 2 MBA trung tâm

+ 2 máy cắt 35 kV ở phía cao áp MB trung tâm

Vốn đầu tƣ mua máy cắt là:

3.3.2.4 Chi phí tính toán phương án I

 Tổng vốn đầu tƣ bằng:

 Tổng tổn thất điện năng trong mạng cao áp của nhà máy: Δ = Δ B + Δ D = 815693,13 + 115289,52 = 930982,65 kWh

 Chi phí tính toán của phương án I:

3.3.3.1 Vốn đầu tƣ và tổn thất điện năng trong MBA

Theo mục 3.2.2.2 và mục 3.2.3.1 ta có bảng tổng kết lựa chọn MB phương án II:

Bảng 3.7: Thông số MB phương án II

Tổn thất điện năng trong TB nhƣ sau:

Bảng 3.8: Tổn thất điện năng trong các TB phương án II

Các tuyến cáp cao áp t TB TT – B1  B7 giống phương án I Tuyến cáp TBATT – B8 chọn tương tự

Cáp B8 – 11 chọn nhƣ sau: ttpx

Trong bảng PL V.13 [1,302], chúng ta sử dụng cáp loại 4G70, lộ kép do LENS chế tạo với F = 70 mm² và Icp = 246 Trong tình huống này, k2 được xác định là 0,93 Nếu xảy ra sự cố đứt một dây, tương tự như trường hợp chọn MB, chúng ta có thể khảo sát và cắt bỏ 30% phụ tải loại 3 Do đó, chúng ta có điều kiện để tiến hành kiểm tra.

Vậy cáp phải chọn lại thành cáp đồng 1 loại 3x240 + 1x95, lộ kép có Icp 538A

Bảng 3.9: ết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án II Đường cáp S tt , kVA

2 Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng

Bảng 3.10: Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án II Đường cáp F, mm 2 L, m r 0 , Ω/km R, Ω S tt , kVA ΔP D , kW

Do bớt đi 1 TB phân xưởng 2 máy so với phương án I nên ta có tổng số 19 máy cắt 10 kV và 2 máy cắt 35 kV Vốn mua sắm máy cắt:

3.3.3.4 Chi phí tính toán phương án II

 Chi phí tính toán của phương án II: vh tc

3.3.4.1 Vốn đầu tƣ và tổn thất điện năng trong MB

Do không sử dụng TBATT mà thay vào đó là TPPTT, các máy biến áp phân xưởng sẽ được lựa chọn là loại MB cấp 35/0,4 kV do nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Nh sản xuất Dựa trên cơ sở lựa chọn công suất máy biến áp ở mục 3.2.2.1, chúng ta đã xác định được chủng loại MB phân xưởng phù hợp.

Bảng 3.11: Thông số MB phương án III

Tổn thất điện năng trong TBA B 1 tính theo công thức (3.6) bằng:

Tương tự với các TB còn lại ta thu được bảng sau:

Bảng 3.12: Tổn thất điện năng trong các TB phương án III

Theo công thức (3.9), dòng lớn nhất chạy trên 1 lộ của đường cáp TPPTT -

Tiết diện kinh tế của cáp tính theo công thức (3.8): max 2 kt kt

Tra bảng PL V.16 [1,305], ta chọn đƣợc cáp có tiết diện tối thiểu do FURU W sản xuất là F = 50 mm 2 , Icp = 200 iểm tra điều kiện phát nóng theo công thức (3.10):

Vậy cáp đã chọn đạt tiêu chuẩn

* Tương tự với các tuyến cáp cao áp của các TB phân xưởng còn lại Cáp hạ áp chọn như phương án I

* Bảng 3.13: ết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án III Đường cáp S tt , kVA

Tổng vốn đầu tư xây dựng đường dây, K D 976,298

2 Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng Đường cáp TB TT – B1 tiết diện 2 XLPE (3*50): r0 = 0,494 Ω/km, L = 125 m

Tương tự với các đường cáp còn lại Tổng hợp ta có bảng sau:

Bảng 3.14: Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án III Đường cáp F, mm 2 L, m r 0 , Ω/km R, Ω S tt , kVA ΔP D , kW

Hình 3.8: Sơ đồ TPP trung tâm phương án III Ở phương án này ta chỉ có 21 máy cắt cấp điện áp 35 kV Vốn mua sắm máy cắt là:

3.3.4.4 Chi phí tính toán phương án III

 Tổng tổn thất điện năng trong mạng cao áp của nhà máy: Δ = Δ B + Δ D V0651,55 + 46910,12 = 607561,67 kWh

 Chi phí tính toán của phương án III: vh tc

3.3.4.1 Vốn đầu tƣ và tổn thất điện năng trong MB

Theo mục 3.2.2.2 ta có bảng tổng kết lựa chọn MB phương án IV:

Bảng 3.15: Thông số MB phương án IV

Tổn thất điện năng trong các TB nhƣ sau

Bảng 3.16: Tổn thất điện năng trong các TB phương án IV

Cáp cao áp tính toán như phương án III Cáp hạ áp giống phương án II

Bảng 3.17: ết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án IV Đường cáp S tt , kVA

3 Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng

Bảng 3.18: Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án IV Đường cáp F, mm 2 L, m r 0 , Ω/km R, Ω S tt , kVA ΔP D , kW

Do bớt 1 TB 1 máy so với phương án III nên ta có tổng số 19 máy cắt 35 kV Vốn mua sắm máy cắt là:

3.3.4.4 Chi phí tính toán phương án IV

 Chi phí tính toán của phương án IV: vh tc

Tổng hợp 4 phương án ta có bảng sau:

Bảng 3.19: Tổng kết các phương án

Phương án Vốn đầu tư,

Tổn thất điện năng, kWh

Phương án IV, với chi phí tính toán và vốn đầu tư thấp nhất, được xác định là lựa chọn hợp lý nhất cho thiết kế, theo bảng tổng kết.

77 n 10: Phương án được lựa chọn

Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn

3.4.1 Chọn dây dẫn t trạm biến áp trung gian (TBATG) về trạm phân phối trung tâm (TPPTT) Đường dây cung cấp t TB TG về TPPTT dài 10 km sử dụng đường dây trên không, lộ kép, dây nhôm lõi thép Tiết diện dây đƣợc lựa chọn theo mật độ dòng điện kinh tế

Với nhà máy chế tạo máy kéo có T max = 5000 h, tra bảng 3.2 [3,93] ta có jkt 1,1 A/mm 2

Dòng điện tính toán chạy trên 1 lộ: ttNM max đm

Tiết diện kinh tế của đường dây trên không: max 2 kt kt

Tra bảng 6.5 [2,205] ta chọn đƣợc dây C – 95 có I cp = 335 iểm tra dây đã chọn theo điều kiện phát nóng (3.10):

Do đường dây truyền tải công suất lớn trên khoảng cách xa do vậy ta cần kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp:

Với dây C – 95 có khoảng cách trung bình hình học D = 2 m tra bảng 6.6 [2,

206] ta có: r0 = 0,33 Ω/km; x0 = 0,354 Ω/km đm

Nhận thấy ΔU < ΔU cp = 5% x 35 = 1,75 kV = 1750 V Vậy dây dẫn đã chọn hợp lý

3.4.2 Lựa chọn sơ đồ TPPTT và TBA phân xưởng

3.4.2.1 Lựa chọn sơ đồ TPPTT

TPPTT là điểm tiếp nhận điện trực tiếp từ hệ thống, ảnh hưởng đến an toàn cung cấp điện cho nhà máy Do đó, việc lựa chọn sơ đồ nối dây của trạm rất quan trọng và cần thỏa mãn các điều kiện cơ bản.

+ Đảm bảo cung cấp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải

+ Rõ ràng và thuận tiện trong vận hành, xử lý sự cố; an toàn lúc vận hành, sửa chữa

+ Hợp lý về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

Do nhà máy sản xuất máy kéo là hộ tiêu thụ loại I nên ta chọn sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn cho TPPTT:

+ Máy cắt liên lạc giữa 2 phân đoạn là máy cắt hợp bộ

+ Để bảo vệ chống sét truyền t đường dây vào trạm, trên mỗi phân đoạn thanh góp ta bố trí một chống sét van

+ Mỗi phân đoạn thanh góp được trang bị một MB đo lường 3 pha 5 trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha trên cáp 35 kV

MCLL MC-35kV n : Sơ đồ nguyên lý TPPTT

Trong TPPTT, có 19 máy cắt 35 kV, đảm nhận vai trò quan trọng trong việc đóng cắt dòng ngắn mạch để bảo vệ hệ thống khi xảy ra sự cố, đồng thời thực hiện việc đóng cắt dòng điện tải phục vụ cho công tác vận hành và sửa chữa Việc lựa chọn và kiểm tra máy cắt cần tuân thủ các điều kiện nhất định để đảm bảo hiệu suất và an toàn cho hệ thống.

+ Điện áp định mức: U đmMC ≥ UđmL = 35 kV

+ Dòng điện định mức: IđmMC ≥ Icb = 2 x IttNM = 2 x 93,85 = 187,7 A

+ Dòng điện cắt định mức: I cắt ≥ I cắtNmax

+ Công suất cắt định mức: S cắtđm ≥ S N

+ iểm tra điều kiện ổn định động: I ôđđ ≥ ixk

Với các máy cắt có dòng định mức I đm ≥ 1000 thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Tại TPPTT, chúng tôi đã lựa chọn sơ bộ máy cắt hợp bộ của hãng SIEMENS, loại 8DC11, với đặc điểm cách điện bằng khí SF6 và không cần bảo trì Thông số kỹ thuật của máy cắt này được tham khảo từ bảng PL III.2 [1,262].

Bảng 3.20: Thông số tủ hợp bộ 8DC11 Loại MC U đm , kV I đm , A I Nmax , kA I cắt N,3s , kA

Tủ MC đầu vào Cá c tủ MC đầu ra của phân đoạ n TG1 Tủ BU Cá c tủ MC đầu ra của phân đoạ n TG1 và CSV

Tủ BU và CSV n 12 :Sơ đồ ghép nối trạm trung tâm

2 Lựa chọn máy biến điện áp BU

Máy biến điện áp có chức năng chuyển đổi điện áp sơ cấp U1 thành điện áp thứ cấp chuẩn hóa U2, phục vụ cho các thiết bị điều khiển và đo lường.

BU đƣợc chọn theo điều kiện: U đmBU ≥ UđmL Ta lựa chọn đƣợc loại BU 3 pha

5 trụ 4MS36 do SIEMENS sản xuất có thông số nhƣ sau (tra PL III.16 [1,272]):

U chịu đựng tần số công nghiệp 1 ’ , kV 70

3 Lựa chọn máy biến dòng điện BI

Máy biến dòng điện BI có chức năng chuyển đổi dòng sơ cấp I1 thành dòng thứ cấp chuẩn I2 (5A hoặc 1A) để phục vụ cho các thiết bị đo lường, rơ le và hệ thống tự động hóa.

BI đƣợc chọn theo các điều kiện:

+ Điện áp định mức: U đmBI ≥ UđmL

Dòng điện định mức (I đmBI) cần phải lớn hơn hoặc bằng dòng tối đa (Ilvmax) trong trường hợp sự cố, với khả năng quá tải lên đến 40% Do đó, BI được lựa chọn dựa trên dòng cường độ qua MB có công suất lớn nhất trong mạng, là 1000 kVA.

Chọn loại BI hình trụ 4ME16 do SIEMENS sản xuất Thông số tra bảng PL III.15 [1,271]:

U chịu đựng tần số công nghiệp 1 ’ , kV 70

4 Lựa chọn chống sét van

Chống sét van là thiết bị quan trọng giúp ngăn chặn sét đánh vào đường dây trên không, bảo vệ thiết bị và trạm biến áp (TB và TPP) Thiết bị này bao gồm điện trở phi tuyến, có khả năng hoạt động đặc biệt: ở điện áp định mức của lưới, điện trở giữ giá trị vô cùng lớn, ngăn cản dòng điện đi qua Tuy nhiên, khi xảy ra hiện tượng sét, điện trở này sẽ giảm xuống 0, cho phép dòng điện được dẫn xuống đất an toàn.

Ta chọn loại chống sét van loại ZLP501B36 do hãng Cooper sản xuất có

3.4.2.2 Tính toán ngắn mạch để lựa chọn và kiểm tra thiết bị

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là kiểm tra sự ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị cùng với dây dẫn trong hệ thống khi xảy ra ngắn mạch Dòng điện ngắn mạch được tính toán nhằm lựa chọn các khí cụ điện phù hợp.

Để tính toán ngắn mạch phía cao áp trong hệ thống điện quốc gia, cần sử dụng phương pháp gần đúng để xác định điện kháng thông qua công suất ngắn mạch ở phía hạ áp của thiết bị Hệ thống được giả định có công suất vô công lớn Việc lựa chọn và kiểm tra dây dẫn cũng như các khí cụ điện yêu cầu tính toán 9 điểm ngắn mạch, trong đó có điểm N trên thanh cái TPPTT để kiểm tra máy cắt và thanh góp.

+ N1, , N8: điểm ngắn mạch phía cao áp của 8 TB phân xưởng để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp của trạm

Hình 3.13: Vị trí các điểm tính ngắn mạch Điện kháng hệ thống:

+ Utb: điện áp trung bình đường dây, U tb = 1,05Uđm = 1,05 35 = 36,75 kV

+ SN: công suất ngắn mạch về phía hạ áp của TB TG, SN = 250 MVA Điện trở và điện kháng đường dây:

+ r 0 , x 0 : điện trở , điện kháng trên 1 km đường dây, Ω/km

Dòng ngắn mạch 3 pha xác định theo công thức:

+ Z Σ : tổng trở t hệ thống đến điểm ngắn mạch

Trị số dòng ngắn mạch xung kích: xk N i  1,8 2.I

Bảng 3.23: Thông số đường dây trên không và cáp cao áp

(3.18) Đường dây F, mm 2 L, km r 0 , Ω/km x 0 , Ω/km R, Ω X, Ω

TPPTT – B1 2 (3*50) 0,125 0,494 0,137 0,062 0,017 TPPTT – B2 2 (3*50) 0,250 0,494 0,137 0,124 0,034 TPPTT – B3 2 (3*50) 0,142 0,494 0,137 0,070 0,019 TPPTT – B4 2 (3*50) 0,119 0,494 0,137 0,059 0,016 TPPTT – B5 2 (3*50) 0,247 0,494 0,137 0,122 0,034 TPPTT – B6 2 (3*50) 0,266 0,494 0,137 0,131 0,036 TPPTT – B7 2 (3*50) 0,187 0,494 0,137 0,092 0,026 TPPTT – B8 2 (3*50) 0,120 0,494 0,137 0,059 0,016 n 4 : Sơ đồ tính toán ngắn mạch phía cao áp Điện kháng hệ thống bằng:

Thông số điện trở và điện kháng tính đến điểm N:

Dòng điện ngắn mạch tại N là: tb

 Dòng ngắn mạch xung kích: xk N i  1,8 2.I  1,8 2.2, 23  5,67 kA

Tính toán tương tự với các điểm N 1 ÷ N7 ta có bảng:

Bảng 3.24: Trị số dòng ngắn mạch Điểm ngắn mạch I N , kA i xk , kA

 Kiểm tra máy cắt đã chọn

Sau khi tính toán dòng ngắn mạch, chúng ta cần quay lại mục 3.4.2.1 để lựa chọn máy cắt, đồng thời kiểm tra lại các trị số dòng cắt và dòng ổn định động.

Bảng 3.25: iểm tra máy cắt Thông số kiểm tra Trị số lựa chọn Trị số tính toán

Nhìn vào bảng 3.25 ta thấy trị số của máy cắt lựa chọn lớn hơn rất nhiều trị số tính toán đƣợc Do vậy máy cắt đã chọn ph hợp

3.4.2.3 Lựa chọn sơ đồ TBA phân xưởng

Do các thiết bị phân xưởng được đặt gần trạm phát điện, phía cao áp chỉ cần lắp đặt dao cách ly và cầu chì Ở phía hạ áp, cần có áptômát tổng và áptômát nhánh, trong khi thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng áptômát phân đoạn Để giảm thiểu dòng ngắn mạch và đơn giản hóa việc bảo vệ, chúng ta lựa chọn phương thức giữ áptômát phân đoạn thanh cái hạ áp ở trạng thái mở.

A ll n : Sơ đồ nguyên lý TB phân xưởng

87 n 6 : Sơ đồ đấu nối các trạm đặt 2 MBA

1 Lựa chọn tủ đầu vào Đặt hai tủ đầu vào 35 kV có dao cách ly 3 vị trí, cách điện SF 6 , không phải bảo trì, loại 8DH10 do hãng Siemens chế tạo

Bảng 3.26: Thông số kỹ thuật của tủ đầu vào 8DH10 Loại tủ

2 Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly (DCL)

Dao cách ly có chức năng phân tách phần mang điện và không mang điện, đảm bảo khoảng cách an toàn cho việc sửa chữa và kiểm tra thiết bị Trong một số trường hợp, dao cách ly có thể được sử dụng để đóng cắt dòng tải nhỏ Để thuận tiện trong việc mua sắm, lắp đặt và thay thế, nên sử dụng chung một loại dao cách ly cho tất cả các trạm biến áp Việc chọn dao cách ly cần dựa trên các điều kiện cụ thể.

+ Điện áp định mức: UđmDCL ≥ UđmL

+ Dòng điện định mức: I đmDCL ≥ Icb

+ Dòng điện ổn định động cho phép: I ôđđ ≥ i xk

+ Dòng điện ổn định nhiệt: nh.đm c nh.đm

Dòng điện làm việc lớn nhất chạy qua dao cách ly đƣợc xét khi MB có công suất lớn nhất bị quá tải 40%: đmBA cb đm

Vậy ta chọn loại dao cách ly 3DC do SIEMENS chế tạo:

Bảng 3.27: Thông số dao cách ly

Loại DCL U đm , kV I đm , A I Nt , kA I Nmax , kA

Kiểm tra DCL cho 3DC 36 630 20 50 được thực hiện theo các điều kiện đã nêu, với trị số tính toán được xác định theo trị số lớn nhất trong các điểm N1 đến N8 DCL có cùng chủng loại cho các thiết bị.

Bảng 3.28: iểm tra dao cách ly Thông số kiểm tra Trị số lựa chọn Trị số tính toán

Iôđđ ≥ ixk, kA 50 5,65 c nh.đm nh.đm

 20 2,22 ết luận: DCL chọn ph hợp

3 Lựa chọn cầu chì cao áp (CC)

Chức năng của cầu chì là bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho lưới điện t 35 kV trở xuống Cầu chì thường được d ng ở các vị trí sau:

+ Bảo vệ MB đo lường ở các cấp điện áp

+ ết hợp với cầu dao phụ tải tạo thành bộ máy cắt phụ tải để bảo vệ các đường dây trung áp

Sơ đồ nối dây chi tiết mạng cao áp của nhà máy

Trong mục 3.4, chúng tôi đã xác định các thành phần trong mạng cao áp của nhà máy Dựa trên việc lựa chọn thiết bị, chúng tôi đã xây dựng sơ đồ đi dây chi tiết cho mạng cao áp như sau:

8DC11 t ừ t r ạ m b i ến á p t r u n g g i a n đến t ừ t r ạ m b i ến á p t r u n g g i a n đến

Bộ phận nén khí Phân x- ởng luyện kim đen Phân x- ởng luyện kim màu

Phân x- ởng rè n dập Khu nhà phòng BQL và x- ởng thiết kế

Phân x- ởng đúc Kho vật liệu

Phân x- ởng gia công cơ khí Phân x- ởng cơ lắp rá p

Hình 3.17 : Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp toàn nhà máy

THI T MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP PHÂN XƯỞNG SỬ CHỮ CƠ KHÍ

THI T HỆ THỐNG CHI U SÁNG CHUNG

TÍNH TOÁN B CÔNG SUẤT PHẢN HÁNG 6.1 Đặt vấn đề

THI T TRẠM BI N ÁP PHÂN XƯỞNG

Tiêu đề	Thiết Kế Cấp Điện Cho Nhà Máy Sản Xuất Máy Kéo
Trường học	Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng
Chuyên ngành	Điện Tự Động Công Nghiệp
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2016
Thành phố	Hải Phòng

Định dạng
Số trang	153
Dung lượng	2,83 MB